县级土地利用总体规划数据建库技术及其实践

2014-03-27朱立志

地理空间信息 2014年2期

朱立志

（1.福建省测绘院，福建福州 350003）

土地规划管理需要一个标准化、高精度的土地利用规划数据库的支撑，然而上轮规划利用CAD等软件建设完成的土地利用规划数据库质量较差且没有统一数据库标准，无法实现土地利用总体规划的信息化、技术化和科学化管理[1]。为了创建一个标准规范且高质量的土地利用规划数据库，以适应本轮规划的数据库管理，笔者在具体规划数据库建设实践中，利用ArcGIS功能强大的特点，解决了数据衔接、建库与制图一体化等问题，并提出了规划数据库质量检查方法，保证了在整个建库过程中数据质量的有效控制。

1 总体设计

1.1 数据库标准

本次规划数据库建设以国土资源部2010年10月发布实施的TD/T 1027-2010《县级土地利用总体规划数据库标准》作为规划数据库建设工作的技术标准，以下简称《标准》。

1.2 软件和格式要求

本次规划数据库建设以ArcGIS为建库软件，数据库格式为 Personal Geodatabase（PGDB），能与Microsoft Access软件实现较好的兼容[2]。

1.3 数据库内容

根据《标准》，数据库由空间要素和非空间要素构成。空间要素图层主要包含基础地理信息、规划基础信息、基期现状、目标年规划、规划栅格。结合当地土地资源情况，建瓯市土地利用规划空间要素图层划分见表1[3]。非空间要素主要包括规划文档资料、规划表格。具体非空间要素图层划分见表2。表1、表2均引用于《标准》相关规范。

表1 空间要素图层描述表

表2 非空间要素图层描述表

根据建库技术标准和基础数据格式要求，土地规划数据库分为空间数据库和非空间数据库。空间数据库采用分层的形式，通过要素集管理要素类图层,非空间数据库通过数据表进行管理。

2 技术流程和方法

笔者结合对土地利用规划数据成果的总结分析和建库实践经验，探索出一条基于ArcGIS的土地利用规划数据库建设技术流程，如图1所示。其中，数据库检查工作贯穿该技术路线的始终。

2.1 基础数据采集

根据《标准》要求，本次县级土地利用规划数据库建设必须以全国第二次土地调查（以下简称“二调”）数据库为基础，基础数据采集工作主要是利用“二调”数据库创建基础地理信息要素、基期现状要素、规划基础信息要素。由于建瓯市“二调”数据库为ArcGIS格式，而本次规划库建设同样采用ArcGIS平台，因此无需进行数据格式转换，可直接进行数据提取。除此以外，还要收集建瓯市相关规划成果及反映当地人口、地理、土地等方面的基础资料。

1）创建基础地理信息要素：从“二调”数据库中提取的行政区图层，按照《标准》要求重新建立字段名称以及赋予属性值。在此图层基础上将面要素转换成线要素，获取行政区界线图层。地理名称注记图层从建瓯市已有地形图中提取，并使用注记要素的表达形式，主要为交通、水系、行政区划等内容。

2）创建基期现状要素：将“二调”数据库中的地类图斑、线状地物、地类界线图层，按照国土资源部（2009）51号文件要求，根据土地规划分类对土地利用现状数据进行转换和归并，形成规划基期年各类用地基础数据（以下简称“规划基数”），主要包括基期地类图斑、基期线状地物和基期地类界线。

3）创建规划基础信息要素：以“二调”数据库为基础，结合收集的风景旅游资源、面状基础设施建设等资料，进行规划基础信息要素图层内容的提取，创建规划基础信息要素图层。

2.2 规划建库

2.2.1 规划要素提取

建瓯市规划数据库建设工作是在建瓯市土地利用总体规划编制成果通过验收后开展的，为实现规划数据库建设与规划编制成果的统一衔接[4]。规划数据库建设时，规划要素是从规划编制成果中提取出来的。

规划要素提取主要是依据规划编制的基础资料和规划图件，在“规划基数”的基础上进行规划要素内容的提取，如果原有规划数据文件格式与本次建库的PGDB文件格式不一致，需进行数据格式转换，转换过程中要防止数据丢失和错误，并对结果进行检查。县级土地利用规划要素提取包括土地用途区、基本农田保护区、建设用地管制区、土地整治重点区域、重点建设项目（分点状、线状、面状）以及其他规定的数据。

2.2.2 数据处理

数据处理主要内容有空间要素分层、拓扑关系处理、属性数据输入和非空间要素处理。

1）空间要素分层。按照《标准》，县级规划数据库包含基础地理信息、土地用途、环境要素、土地利用分区和重点建设项目等数据；具体分层严格按照《标准》规定进行，主要包括土地用途区层、规划基本农田保护区层、规划基本农田调整层、建设用地管制区层、建设用地管制边界层和土地整治重点区域层等。

2）拓扑关系处理。利用ArcGIS 的修复与检查工具“Check Geometry”，对所有要素进行空间要素几何错误检查和修复；利用ArcGIS中拓扑检查工具“Topology”，对空间数据建立正确的拓扑关系，根据具体情况定义拓扑规则，并对其进行拓扑检查，对检查出来的拓扑错误进行修改，确保各空间要素拓扑关系正确。

3）属性数据输入。按照《标准》属性结构要求，给各空间要素层添加属性字段，然后对各要素层属性表进行编辑，输入属性内容，确保其在地理空间上每个地类要素有准确的规划地类属性、土地用途分区属性等；对于面状图层还要进行面积重新量算；权属属性及现状数据属性从二调数据库中直接导入，且各属性数据之间能够相互检索。

4）非空间要素处理。县级规划数据库非空间要素主要有规划表格和规划文档，其中规划表格是对地类要素规划前后变化情况、规划调控指标以及各规划指标之间关系的描述说明。充分利用ArcGIS图形属性表导出工具和Excel软件中的数据透视表面积汇总功能是常用的便捷有效的非空间要素处理方式，并根据规划表格格式要求制作数据表格。

2.2.3 数据建库

数据处理完毕并检查无误后，就可采用ArcGIS Desktop软件进行建库。数据库的建立包括空间数据库、非空间数据库等的建立。

1）数据库创建。在ArcCatalog中新建个人数据库，数据库名称为建瓯市土地利用总体规划数据库，在数据库下新建要素集，参数设置如下：坐标系为1980西安坐标系，容差均为0.000 1；要素集分别为基期现状、目标年规划、行政区划、规划基础信息要素集。在各要素集下，按照《标准》要求，新建要素类，将基础数据及规划要素层数据按要求导入到相应要素类中；并将规划指标表、规划文档等非空间要素导入到数据库，完成数据入库工作，建成建瓯市规划数据成果库见图3。

2）建立数据字典。规划数据库中的数据字典记录了数据库运行过程中所需的元数据信息，如规划地类编码、土地用途区类型代码、权属单位代码等信息，是数据库系统工作的基础[5]。

本研究结合建瓯市的实际情况以及规划数据库建设的要求，根据建瓯市土地利用现状图斑中的权属单位代码建立规划数据库的数据字典，如35代表福建，3507代表南平市，350783代表建瓯市， 350783001代表徐墩镇，350783001001代表岭头村。

3）建立数据索引。为提高数据查询、面积统计的效率，使用接合图表和行政区划图分别建立覆盖建瓯市的标准分幅图数据索引和行政区数据索引。

2.3 数据检查和质量控制

数据质量检查工作贯穿于数据库建设始终，从而保证数据库成果的高质量。数据质量检查通过计算机自动检查和人机交互辅助检查，形成全面的、严密的数据质量控制体系。其主要检查内容有空间属性数据符合性检查、空间图形数据检查、非空间数据检查和图数一致性检查[6]。

2.3.1 空间属性数据符合性检查

1）数据结构一致性检查。根据《标准》，检查属性字段的数量，属性字段名称、代码、类型和属性字段的长度、小数位数是否符合标准要求。在确保具有标准属性结构的字段后，可根据需要适当保留原始数据中的部分字段。

2）数值范围符合性检查。检查字段取值是否符合《标准》规定的值域范围，编号字段取值是否唯一。

2.3.2 空间图形数据检查

1）图层层内以及层间要素拓扑关系检查。主要使用以下拓扑规则“Must Not Have Gaps”、“Must Not Overlap”、“Must Be Covered By”、“Must Not Self-Intersect”等，从而使规划图层要素满足以下拓扑关系：行政区面层内无重叠、无缝隙；行政区界线层与行政区面层要素边界完全重合；基期地类图斑、土地用途分区、建设用地管制区面层内无重叠、无缝隙，和整个行政区域重合且不能超出行政区边界；规划基本农田保护区、规划基本农田调整、面状重点建设项目、土地整治重点区域面层内无重叠、无缝隙，且被行政区域包含；所有线层要素不能自相交。

2）碎图斑检查。实地面积小于400 m2的图斑被认为是碎图斑。通常处理碎图斑的做法是合并到相邻的地类图斑中去。对于由于特殊情况造成的无法处理的碎图斑，要说明原因。

3）碎线段检查。线段实地长度小于0.2 m，且属于构面线段的被认为是碎线段。处理碎线的做法通常是合并到相邻的线段中去。

2.3.3 非空间数据检查

非空间数据要素检查主要是针对规划表格部分。

1）表格数据结构一致性检查：表格字段的数量、长度和字段名称、代码、类型、值域范围是否符合《标准》。

2）表格数值范围符合性检查：字段取值是否符合《标准》中规定的值域范围。

3）表格内逻辑一致性检查：各规划表格中的规划指标是否符合规划逻辑一致性，如各项补充耕地面积合计与各项减少耕地面积合计的差值，是否与规划期间耕地净增减面积一致，容差不大于1 hm2。

4）表格间逻辑一致性检查：各规划表格之间的规划指标是否符合规划逻辑一致性，如建瓯市“各乡镇规划控制指标表”中的各类控制指标合计数，是否与土地利用主要调控指标表中的规划目标年相应指标一致。

2.3.4 图数一致性检查

图数一致性检查主要是检查空间图形数据中作为规划主要表达要素的图上量算面积与非空间数据中的规划表格指标数据是否达到一致，如土地用途分区图上量算面积是否与“土地用途分区面积表”中统计面积一致。

2.4 规划数据库成果输出

规划数据库成果输出的内容包括2部分：①各类规划表格数据，即表2中的规划表格内容；②县级土地利用总体规划的图件，即表1中的规划栅格图内容。

规划表格输出成果利用ArcGIS中Export（导出）工具，先将规划数据库中的Table文件或图形属性表导成DBF格式文件，然后将其在Excel软件中打开，按照统计字段进行面积汇总，形成各类规划表格。此方法的优势是保证了图表的一致性，如图4所示。

规划图件成果编制以比例尺为1∶75 000的县级土地利用现状图为现状底图，而规划数据库比例尺为1∶10 000，因此需将数据库中各专题规划要素图层进行缩编，缩编采用ArcToolbox中Disso1ve(融合)、Smooth Polygon／Line（平滑）等工具。将缩编好的规划图层添加到底图上，并采用《县级制图规范符号库》（ArcGIS版本）对属性字段进行符号化处理，图面整饰参照TD/T 1021-2009《县级土地利用总体规划制图规范》要求进行[7]，如图5所示。规划图的编制直接利用1∶10 000规划数据库成果，并利用库的属性字段进行缩编及符号化自动匹配处理，效率较高，能较快完成制图工作，有效实现了图库一体化。